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仪器计量中山-外校单位
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-19 05:15:06
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世通仪器关于高温微压力传感器校准实的研究
世通仪器关于高温微压力传感器校准实的研究
在航天领域,常常需要在恶劣环境下实时测量环境的各种相关参量,其中就包括微小压力测量。由于测试工作处于高温、高热流、强电磁干扰、剧烈振动等恶劣的条件下,并且待测压力微小,此外还要求小型化、低功耗,故而传统的硅微压力传感器已难以满足测试需求。
激光切割技术是推动以、航天飞行代表的运动载工具向高性能、轻量化、长寿命、短周期、低成本等方向发展的关键技术。尤其在工业,激光切割技术极大地促进了技术的跨越发展。一台发动机从进气道到尾喷口的各个部件的上百种零件需激光切割。激光切割的应用,解决了多项发动机难材料的切割、大型薄壁件群孔、零件叶型孔高精度切割、特种表面零件等难题。激光切割技术应用零件较多,本文以部分零件的技术介绍激光切割技术在发动机中的应用。
相比之下光纤压力传感器有着无可比拟的优势:测量精度高、抗电磁干扰能力良好、绝缘性能好、性能稳定等,因此光纤压力传感器*接近测试需求。F-P光纤压力传感器更是以极高的测量灵敏度和精度、成熟的微压测量技术成为*,且只需在探头结构上辅以耐高温技术手段,使其能够适应高温环境,即能*终满足测试的要求。
激光切割技术是推动以、航天飞行代表的运动载工具向高性能、轻量化、长寿命、短周期、低成本等方向发展的关键技术。尤其在工业,激光切割技术极大地促进了技术的跨越发展。一台发动机从进气道到尾喷口的各个部件的上百种零件需激光切割。激光切割的应用,解决了多项发动机难材料的切割、大型薄壁件群孔、零件叶型孔高精度切割、特种表面零件等难题。激光切割技术应用零件较多,本文以部分零件的技术介绍激光切割技术在发动机中的应用。
相比之下光纤压力传感器有着无可比拟的优势:测量精度高、抗电磁干扰能力良好、绝缘性能好、性能稳定等,因此光纤压力传感器*接近测试需求。F-P光纤压力传感器更是以极高的测量灵敏度和精度、成熟的微压测量技术成为*,且只需在探头结构上辅以耐高温技术手段,使其能够适应高温环境,即能*终满足测试的要求。
高温微压力传感器基于F-P干涉敏感原理,使用耐高温材料外壳和支撑架,部件连接采用固体焊接等耐高温工艺,实现了在无引压管情况下对800℃高温介质微小压力的直接测量,并且通过对性敏感组件等易损件采取专门的限位、加固措施,提高了抗冲击、振动能力。
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未使用接地簧探头的长地线与探针在电路板接触处所形成的环太大,很容易将空间中的大量电磁干扰引入测量电路。探头频率补偿未校正探头本身在为补偿良好状态,幅值测量本身不准。需要注意的是:一定不能单纯以哪个品牌或者型号的测量结果作为标榜去标定,认为一定是某品牌是对的、某型号是对的、某示波器很贵所以是对的,这些测量心态都是不可取的。测试结果在一定范围内出入是十分正常的,毕竟示波器只有8位的ADC,垂直分辨率较差,另外不同示波器的幅频响应曲线也略有不同。
为了在地面实验室模拟传感器的实际测量环境,我们设计了一种适用于高温微压力传感器的仪器校准实验系统,通过高低温真空试验装置和人机软件的结合,为仪器校准了一个稳定可靠、安全便捷的实验。
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未使用接地簧探头的长地线与探针在电路板接触处所形成的环太大,很容易将空间中的大量电磁干扰引入测量电路。探头频率补偿未校正探头本身在为补偿良好状态,幅值测量本身不准。需要注意的是:一定不能单纯以哪个品牌或者型号的测量结果作为标榜去标定,认为一定是某品牌是对的、某型号是对的、某示波器很贵所以是对的,这些测量心态都是不可取的。测试结果在一定范围内出入是十分正常的,毕竟示波器只有8位的ADC,垂直分辨率较差,另外不同示波器的幅频响应曲线也略有不同。
为了在地面实验室模拟传感器的实际测量环境,我们设计了一种适用于高温微压力传感器的仪器校准实验系统,通过高低温真空试验装置和人机软件的结合,为仪器校准了一个稳定可靠、安全便捷的实验。
1、传感器测量原理
(1) 微压力测量原理
高温微压力传感器采用的是F-P干涉敏感原理,根据Fabry-Perot共振效应,F-P共振腔反射光的波长变化与两反射面之间的距离呈函数关系。如图1所示,为传感器原理示意图,感压反射面及其支撑膜片和静止反射面就构成了一个完整的F-P共振式压力敏感结构。根据薄膜性形变原理,压力敏感膜片在外界压力的作用下发生形变,从而改变F-P腔腔长,引起干涉谱变化,通过测量干涉光谱,即可得到作用在压力敏感膜上的压力变化,从而达到测量压力的目的。该结构的特点是灵敏度极高,可感受两个镜面之间纳米级的位移变化,可满足500 Pa微小压力的测量需要。
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挑战在于,无线接收机要能检测到非常小的信号。频谱分析仪必须设置成接近模拟受扰接收机的灵敏度,才能“看到”接收机“看到”的东西。,普通LTE接收机的灵敏度约为-120dBm。也就是说,接收机通道上任何大于-120dBm的射频污染都会影响接收机的操作。频谱分析仪有两种控制功能可以调节灵敏度:基准电平(RefLvl)和解析带宽(RBW)。挑战在于,在“空中”(OTA)进行测量时,基准电平必需保持得相当高(-30dBm),这样在测量所有RF能量时,频谱分析仪才不会过载。
挑战在于,无线接收机要能检测到非常小的信号。频谱分析仪必须设置成接近模拟受扰接收机的灵敏度,才能“看到”接收机“看到”的东西。,普通LTE接收机的灵敏度约为-120dBm。也就是说,接收机通道上任何大于-120dBm的射频污染都会影响接收机的操作。频谱分析仪有两种控制功能可以调节灵敏度:基准电平(RefLvl)和解析带宽(RBW)。挑战在于,在“空中”(OTA)进行测量时,基准电平必需保持得相当高(-30dBm),这样在测量所有RF能量时,频谱分析仪才不会过载。
(2) 传感器的仪器校准原理
在传感器探头确定的情况下,参数k1,k的值可以通过公式直接计算求得,而温度敏感系数k2以及补偿修正常数C则需要通过校准实验才能确定。
将被校传感器与压力、温度标准具置于同一载荷环境,通过标准具得到压力、温度的标准量,通过解调模块得到传感器的输出值。将标准输人量与被校传感器的输出值绘制成传感器的校准曲线,再根据校准数据采用*小二乘法确定传感器的工作直线,用工作直线反映传感器的输人和输出之间的关系,从而确定k2及C的取值。通过校准曲线与工作直线的比较,可以计算得到被校传感器的静态基本性能指标。
仪器计量中山-外校单位下面通过其计算方法的简单,结合实例讨论三种谐波模式的使用。谐波测量基本原理目前 常用的谐波分析方法是使用傅里叶变换,将时域的离散信号进行傅里叶级数展,得到离散的频谱,从离散的频谱中挑选出各次谐波对应的谱线,计算得出谐波各项参数。在实际实现时,由于离散傅里叶变换存在“栅栏效应”,采样频率不为基波的整数倍时,部分谐波可能不在离散傅里叶变换后的离散频率点上,需要使用特殊的手段将栅栏空隙对准我们关心的谐波频率点。
仪器计量中山-外校单位下面通过其计算方法的简单,结合实例讨论三种谐波模式的使用。谐波测量基本原理目前 常用的谐波分析方法是使用傅里叶变换,将时域的离散信号进行傅里叶级数展,得到离散的频谱,从离散的频谱中挑选出各次谐波对应的谱线,计算得出谐波各项参数。在实际实现时,由于离散傅里叶变换存在“栅栏效应”,采样频率不为基波的整数倍时,部分谐波可能不在离散傅里叶变换后的离散频率点上,需要使用特殊的手段将栅栏空隙对准我们关心的谐波频率点。